三氧化二砷治療難治性白血病研究現狀

河南護理職業(yè)學院，河南 安陽 455000

三氧化二砷治療難治性白血病研究現狀

鐵靜麗

河南護理職業(yè)學院，河南 安陽 455000

三氧化二砷(As2O3)作為一種新的誘導分化劑，主要通過誘導細胞凋亡，促進細胞分化及抑制細胞增殖等作用機制治療白血病。文章主要對As2O3在難治性白血病治療中的研究現狀進行綜述。

難治性；白血病；三氧化二砷；誘導分化

白血病(leukemia)是起源于造血干細胞的惡性克隆性疾病，受累細胞(白血病細胞)出現增值失控、分化障礙、凋亡受阻，大量蓄積于骨髓和其他造血組織，從而抑制骨髓正常造血功能并浸潤淋巴結、肝、脾等組織器官。我國白血病發(fā)病率3～4/10萬。惡性腫瘤所致的死亡率中，白血病居第8位(女)和第6位(男)；35歲以下成人及兒童中居第1位。根據白血病細胞的分化程度和自然病程分為急性白血病(AL)和慢性白血病(CL)。[1]難治性白血病(RL)約占急性白血病(AL)患者的20%，是目前白血病研究中的重點和難點；急性白血病化療完全緩解(CR)后約有20%～80%復發(fā)。RL即使獲得CR也容易復發(fā)，且復發(fā)后常常變得難治[2]。

近年來，AL的CR可達到70%～90%[3]，但還有10% ～30%用誘導緩解方案不能緩解，或在緩解后很快復發(fā)而成為RL。目前，RL的治療仍是臨床上的難題，除異基因造血干細胞移植外，需要探索新的聯合化療方案[4]。多藥耐藥(MDR)是導致化療失敗或早期復發(fā)、使患者不能緩解和長期生存的主要障礙。

1 As2O3的作用機制

含砷化合物作為藥物應用已有2000多年的歷史，As2O3為從中藥砒霜中提取，我國漢代醫(yī)學家已發(fā)現其“以毒攻毒”的藥效。《本草綱目》記載“砒乃大熱大毒之藥，而砒霜之毒尤烈”。“砒石解毒治壅、爛肉、蝕瘀腐、瘰疬”。 砒霜[5]味辛、酸，性熱，有劇毒，歸肺、肝經。內服劫痰平喘、劫瘧、止痢，可治寒痰哮喘、瘧疾、痢疾；外用蝕瘡去腐，可治癰疽惡瘡、瘰疬、痔瘡等。砷類中藥為細胞原漿毒，能沉淀和影響原漿蛋白的性質，或使這些蛋白質分解等；《有毒中藥臨床精要》指出少量的砒石可促進蛋白質合成，改善皮膚營養(yǎng)，活躍骨髓造血功能。砒石經升華而成為砒霜，外觀為白色粉末，無臭無味，能溶于水、乙醇。

1.1 砷劑對腫瘤細胞誘導凋亡的作用機制[6]主要包括：①促進早幼粒細胞白血病基因PML維甲酸受體α融合基因(PML∕RARα)蛋白的降解；②誘導凋亡相關的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspases)激活，促使細胞凋亡；③使凋亡活化相關的分子發(fā)生改變，下調Bcl-2，誘導瘤細胞凋亡，抑制其生長；④打破細胞內氧化還原平衡狀態(tài)，導致細胞內活性氧的聚集和H2O2的升高，降低細胞線粒體膜電位，促進細胞凋亡；⑤下調血管內皮生長因子 (VEGF)的表達，直接或間接抑制腫瘤血管形成；⑥選擇上調瘤細胞表面的粘附分子以及LAK細胞表面的相應配體，增強LAK細胞介導的殺傷作用，通過免疫機制發(fā)揮抗腫瘤作用。

1.2 As2O3治療白血病的作用機制

1.2.1 誘導腫瘤細胞凋亡 此為As2O3治療腫瘤的主要機制之一，促進APL細胞PML∕RARα蛋白的降解[7]；Bax的基因產物可拮抗Bcl-2的作用，As2O3作用后可以下調Bcl-2的表達，從而降低Bcl-2∕Bax基因比率引起細胞凋亡[8，9]，還能促進原癌基因機構區(qū)PODs形成并且增加ZIP激酶(ZIPK)和PODs的結合，從而引發(fā)細胞凋亡[10]。調節(jié)谷胱甘肽氧化調節(jié)系統，打破細胞內氧化還原的平衡狀態(tài)，導致細胞內活性氧的聚集和H2O2的升高，降低細胞線粒體膜電位，改變細胞內信號傳導，導致細胞凋亡[11，12]。As2O3與還原型谷胱甘肽結合促進細胞凋亡[13]；活化半光氨酸激酶(Caspases)家族，破壞線粒體跨膜電位和活化caspase 3促進細胞凋亡[14]；As2O3誘導K562細胞凋亡的過程中伴有caspase 3 的激活[15]。線粒體基因組COX2的表達可能參與了As2O3誘導NB4細胞凋亡的過程[16]。抑制核因子-kB(NF-kB)在腫瘤細胞中發(fā)揮著重要的抗凋亡作用，抑制腫瘤細胞NF-κB的活性將引起腫瘤細胞的凋亡，從而抑制腫瘤的生長[17]。

1.2.2 As2O3誘導細胞分化的途徑 主要通過降低原癌基因c-myc基因的表達及上調細胞分化抗原CD11b表達，從而促進HL-60細胞分化[18]。砷劑作為一種新的誘導分化劑，不僅安全有效，而且在白血病的治療中具有極大的潛力[19]。

1.2.3 抑制細胞增殖 As2O3以劑量依賴方式使細胞周期阻滯抑制細胞增殖[20]等。細胞周期存在G1∕S期和G2∕M期轉移2個限制點，處于G2∕M期的細胞易于凋亡[21]。As2O3通過抑制細胞周期相關蛋白，如上調CDK6、cdc等，下調CDK1的表達，并顯著增加P21與CDK4、cdc2和cyclinE等的結合，導致細胞周期阻滯在G1及G2∕M期[22]。Perkin等[23]觀察到As2O3能使大部分髓系白血病細胞系的細胞停滯于有絲分裂期，最終細胞因不能進入有絲分裂末期而凋亡。

1.2.4 As2O3下調血管內皮細胞生長因子(VEGF)的表達 可以直接或間接抑制腫瘤血管形成，VEGF有促進腫瘤血管內皮細胞增殖、遷移及誘導血管生成，促進微靜脈、小靜脈通透性增加等作用，As2O3在蛋白水平抑制白血病細胞VEGF的表達，從而抑制骨髓血管生成，抑制白血病細胞的生長[24]。Beauchamp等[25]提供了充分的臨床前證據，證明亞砷酸可以通過GLI鋅指蛋白抑制尤文肉瘤和成神經管細胞瘤的生長，而GLI鋅指蛋白是Hedgehog的受體Smoothened的重要下游信號蛋白，該結果可能為亞砷酸的治療研究找到新的靶點。As2O3單獨使用，具有誘導腫瘤細胞凋亡的作用；與化療聯合使用，具有協同作用。研究還發(fā)現[26]：砷劑能下調致癌基因表達如Bcl-2、Bcl-XL等，或抑癌基因表達上升如Bax，P53、Bcl-xs等，也可調節(jié)細胞周期依賴基因的表達，促進細胞凋亡，引起細胞代謝異常，使細胞增殖能力減弱而凋亡或分化，且可抑制腫瘤細胞端粒酶的活性。 陳峰等[27]研究發(fā)現，As2O3誘導HL60細胞和NB4細胞凋亡時皆可下調端粒酶活性，其中Bcl-2可能在調控體系中起重要作用。細胞凋亡相關基因為白血病耐藥的靶分子，可與其他途徑共同介導MDR。用抗凋亡機制解釋MDR逐漸被國內外學者所重視。As2O3可通過誘導腫瘤MDR 細胞凋亡來逆轉其耐藥性。

2 As2O3治療白血病的臨床應用

目前聯合化療仍是白血病傳統的治療手段，但有20%～30%的患者應用聯合化療后仍難以獲得CR，或CR后很快復發(fā)，究其原因主要為白血病細胞對化療藥物的產生多藥耐藥(MDR)性，白血病細胞MDR的重要機制是P170高表達，P170表達的降低可使部分白血病細胞的MDR得以逆轉。人們還認識到白血病細胞產生耐藥的另一重要機制是細胞凋亡的抑制，因此，促進白血病細胞凋亡或抑制凋亡調控基因的表達可以一定程度上克服白血病細胞的MDR[28]。白血病化療失敗的主要原因之一是細胞的多藥耐藥，其發(fā)生機制十分復雜，多藥耐藥蛋白介導的藥物外排泵機制是其最主要的原因，鈣離子拮抗劑(異搏定)和環(huán)孢素A是臨床上常用的逆轉耐藥劑，但其臨床逆轉效果欠佳。

20世紀70年代初，我國學者應用內含砒石和輕粉的“癌靈1 號”成功治療急性早幼粒細胞白血病(APL)患者[29]；自1992年起哈醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院單用As2O3治療APL取得良好效果，CR達65%。對復發(fā)、難治性白血病亦有良好療效，且與維甲酸(ATRA)無交叉耐藥[30]。20世紀90年代陳竺等用As2O3治療ATRA耐藥的復發(fā)APL患者，并發(fā)現As2O3有誘導白血病凋亡和分化的雙重機制，即高濃度誘導細胞凋亡，低濃度誘導細胞分化。進一步證明[31]約90%的APL患者聯合應用ATRA和As2O3可達5年無病生存(DFS)，且無明顯毒性作用。1999年亞砷酸注射液榮獲了國家發(fā)明專利；2000年9月，美國食品藥品管理局(FDA)批準了亞砷酸的臨床應用。Zhang等[32]揭示As2O3治療APL的分子機制，As2O3直接與腫瘤蛋白PML端的“鋅指”結構中的半胱氨酸結合，誘導蛋白構象發(fā)生變化及多聚化，促進其與UBC9相互作用增強，使類泛素樣蛋白SUMO更易修飾腫瘤蛋白，發(fā)生泛素化修飾而被蛋白酶降解，導致白血病細胞凋亡和分化。Zhou 等[33]報道，單用As2O3治療初發(fā)兒童APL可顯著提高患兒CR，5年DFS和總體生存率(OS)分別為72.2%和83.9%。Wang等[34]研究As2O3對兒童APL治療安全有效，可獲長期生存。該研究中初診APL患者35名，靜滴As2O3治療，結果30名達到CR，OS為82.7%，CR患者的OS為95.8%，5年無事件生存率(EFS) 80.3%。研究顯示: As2O3誘導慢性淋巴細胞白血病(CLL)細胞凋亡主要與AKT激酶失活、阻斷NF-κB，以及PTEN 上調、XIAP下調等相關，而JNK激酶活化在AKT和NF-κB失活、線粒體受損、白血病細胞死亡中起重要作用。Goussetis等[35]研究認為，As2O3聯合靶向作用于PI3K或AKT的小分子可為CLL的治療提供新思路。研究發(fā)現[36]As2O3能通過下調Bcl- 2 基因的表達和PML-RARα/PML蛋白的調變而誘導MR-2細胞(對ATRA耐藥的APL細胞株)凋亡和部分分化，從而逆轉ATRA耐藥。

趙鈺等[6]研究表明As2O3聯合化療治療23例患者中15例CR，雖然CR不明顯高于大劑量化療，但As2O3沒有骨髓抑制，避免了大劑量化療造成的嚴重出血及感染，在停藥后6～14天骨髓開始增生，造血功能恢復，無1例因感染、出血而死亡。楊靜等[37]對12例APL復發(fā)者采用砷劑治療CR率達66.67%，說明砷劑對APL復發(fā)者療效肯定且與化療藥無交叉耐藥。有報道As2O3鞏固治療組APL患者三年EFS為80%，明顯優(yōu)于對照組63%的DFS，86%的生存率高于對照組81%的生存率，90%的DFS明顯優(yōu)于對照組70%的DFS[38]。

ATRA和As2O3都以PML∕RARα蛋白作為治療靶點，目前ATRA加蒽環(huán)類為主的化療是治療初治APL患者的標準治療方法，As2O3是APL復發(fā)階段的最佳治療方法[39]。諸多臨床資料證實As2O3可使初治APL患者CR達90%，對ATRA和化療耐藥、復發(fā)的患者CR也可高達87%[40]。

近年來研究表明As2O3能誘導非APL急性髓系白血病細胞株產生凋亡，還能下調耐藥細胞P-gp的表達和抑制其功能，提示As2O3和化療藥物合用能提高耐藥細胞對抗癌藥物的敏感性，從而逆轉耐藥[41]。石琳，程志[42]在臨床中研究13例難治復發(fā)急性非早幼粒細胞白血病(ANPL)患者，采用As2O3(5mg-10mg/d)結合化療，結果CR2例(2∕13)，PR3例(3∕13)，其中4例病情穩(wěn)定，骨髓及外周血白血病細胞比例明顯下降(較治療前下降50%)且外周血涂片出現向成熟階段分化。陳疏敏，程志等[43]運用三聯法(As2O3、ATRA聯合化療)治療APL，發(fā)現運用三聯法治療后造血系統改變較為迅速，能夠縮短白細胞下降時間，為進一步治療提供時間；同時能夠明顯減少化療后胃腸道不良反應、肝臟毒性及水鈉儲留等并發(fā)癥,并能降低院內感染率,縮短骨髓緩解持續(xù)時間，使骨髓加速緩解，提高CR，因此用三聯療法治療APL較一般方法療效顯著，而且能縮短達CR的時間，降低死亡率。

3 As2O3的優(yōu)勢

與化療藥物相比砷劑優(yōu)點為：①毒副作用較小；②發(fā)生彌漫性血管內凝血(DIC)幾率低；③誘導凋亡較強，高白細胞血癥持續(xù)時間短；④能夠透過血-腦屏障；⑤骨髓抑制不明顯；⑥復發(fā)率低、總緩解率和5年以上存活率高；⑦與維甲酸及化療藥物之間無交叉耐藥。

4 結語

含砷化合物作為藥物應用已有2000多年的歷史，70年代初我國學者把它用于APL，隨后有大量用于APL臨床報道，但其用于ANPL的臨床報道仍較少。As2O3與全反式維甲酸及化療藥物均無交叉耐藥。相信隨著對As2O3作用機制研究的進展，將對進一步研發(fā)新的藥物有更好的推動作用，給難治性白血病患者預后的改善產生更深遠的影響。

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